Ce sunt sistemele biologice? Sisteme biologice: semne, proprietăți, organizare

Conceptul unei organizări sistemice de viață pe mai multe niveluri este unul din elementele esențiale ale științei naturale moderne. Toate obiectele biologice, în conformitate cu aceasta, sunt unite pe baza anumitor trăsături și relații apropiate și sunt construite într-o anumită ordine ierarhică. Principiile similare sunt universale pentru întreaga natură în ansamblu. O cunoaștere a sistemelor biologice, este mai bine să începem cu definirea unui concept cheie.

Teoria cuprinzătoare

Bazele conceptului au fost puse la mijlocul secolului trecut de către Ludwig von Bertalanffy. El a dezvoltat teoria generală a sistemelor. Acoperă toate obiecte ale naturii și societatea. Teoria distinge sistemele biologice, sociale, cosmice, fizice, economice și altele, grupate în trei mari categorii: microcosmosul, macrocosmosul și megamirul. Printre acestea se numără particule elementare și atomi, în al doilea - totul, de la molecule la oceane și continente, la obiectele din spațiul al treilea. Macrocosmosul include, de asemenea, sisteme vii.

Conceptul de bază

Sistemul este o uniune de elemente bazate pe anumite relații, sub rezerva anumitor legi. Organizarea unei astfel de structuri, de regulă, constă în mai multe nivele ordonate. În acest caz, fiecare element poate fi simultan un sistem de ordin inferior. O proprietate importantă a unei astfel de organizații: întregul este calitativ diferit de suma tuturor componentelor sale. Sistemul nu este doar un set de caracteristici ale elementelor, ci se deosebește de o calitate nouă.

Toate obiectele lumii vii sunt structuri similare. Și calitatea care rezultă din unificarea mai multor elemente devine o nouă manifestare a vieții.

deschis

Înțelegerea sistemelor biologice necesită descrierea unei alte proprietăți a structurilor similare. Această interacțiune cu mediul. În teoria organizării sistemele biologice pot fi închise și deschise. În practică, oamenii de știință nu cunosc nicio structură complet închisă. Orice sistem viu interacționează în mod constant cu mediul înconjurător prin niște cochilii semi-permeabile. Celulele au o membrană bilipidă, iar o stație spațială are o piele. Sisteme sociale sunt unite prin acte legislative sau anumite relații de oameni.

Se pare, răspunsul la întrebarea „Ce este sistemele biologice“ pot fi rezumate după cum urmează: un set de interacțiune constantă a celulelor vii, care a fost construit într-o anumită ordine ierarhică și deschise în grade diferite, pentru a face schimb cu mediul.

evidență

Toate caracteristicile distinctive ale structurilor luate în considerare sunt în același timp criteriile de distincție a naturii vii de cea neînsuflețită. Să numim semnele sistemelor biologice cu caracteristicile lor scurte:

1. Compoziție chimică unificată. Toate obiectele naturale sunt construite din aceleași molecule. Cu toate acestea, materia vie ca principalele elemente includ carbon, azot, oxigen și hidrogen.
2. Metabolismul cu mediul. Acest lucru este deja descris proprietatea deschiderii sistemului. Una dintre manifestările sale este dependența energetică a unor astfel de structuri.
3. Reproducere (reproducere).
4. Ereditatea este o proprietate pentru a transmite caracteristicile structurii și funcționării din generație în generație.
5. Variabilitatea este proprietatea dobândirii de noi caracteristici și abilități pe tot parcursul vieții.
6. Creștere și dezvoltare. Reprezintă o schimbare ireversibilă direcțională. Identificați dezvoltarea individuală și istorică a sistemelor vii, numită ontogenie și, respectiv, filogenie.
7. Iritabilitatea (reflexe, taxiuri) este o proprietate pentru a reacționa la stimuli și schimbări în mediul înconjurător.
8. Discret. Orice sistem viu constă din elemente separate, dar care interacționează, care formează o structură ierarhică.
9. Auto-reglementarea. Există mecanisme interne pentru menținerea homeostaziei, contribuind la supraviețuirea sistemului. Autoreglementarea se bazează pe principiul feedback-ului negativ.
10. Ritmicitate. Consolidarea și slăbirea diferitelor procese la intervale regulate.

Nivelurile de organizare a sistemelor biologice

Toate proprietățile descrise sunt păstrate în orice etapă a structurii ierarhice. Nivelurile principale de organizare a sistemelor biologice sunt destul de arbitrare, deoarece oricare dintre ele poate fi ușor împărțită în mai multe componente. În general, există patru etape ale acestei ierarhii:

• nivelul molecular-genetic;
• nivelul ontogenetic;
• nivelul specific al populației;
• nivel biogeocoenotic.

Să ne ocupăm mai mult de ele.

Nivelul molecular-genetic

Astfel de macromolecule cum ar fi proteine, lipide, carbohidrați și acizi nucleici sunt elemente structurale ale organismului, ci prin ele însele nu sunt viață native plin.

Fiecare dintre aceste elemente își îndeplinește funcțiile. Carbohidrații sunt o sursă de energie. Lipidele fac parte din plasma membrana celule. Ele sunt, de asemenea, un furnizor de energie. Proteinele îndeplinesc majoritatea funcțiilor vieții. Acestea constau în douăzeci de varietăți de aminoacizi, care pot alterna în ordine aleatorie. Ca rezultat, există un număr mare de proteine ​​care pot face față unor locuri de muncă foarte diferite. Acizii nucleici, ADN și ARN sunt baza ereditară.

Macromoleculele sunt combinate în complexe, formând organele celulare: ribozomi, mitocondriile, miofirilii și așa mai departe. Toți sunt responsabili de anumite manifestări biologice, dar nu ating nivelul de complexitate care poate fi numit viață.

Următorul pas

Ce sisteme biologice alcătuiesc nivelul ontogenetic? Acestea sunt toate organisme, începând de la unicelular și se termină cu mamifere și oameni, precum și organe, țesuturi și celule ale corpului. Toate aceste elemente pot fi considerate ca nivele separate de organizare a sistemelor biologice, totuși, pentru comoditate și în virtutea legilor generale, ele sunt combinate.

O celulă este o unitate structurală elementară a structurii organismelor. De asemenea, reprezintă nivelul de complexitate a sistemului biologic pe care apare mai întâi viața ca fenomen. După cum am menționat deja, structurile mai simple oferă numai funcții separate. Cageul este inerent în toate proprietățile sistemelor biologice.

Țesuturile și organele sunt substraturi intermediare ale stadiului ontogenetic. Acestea sunt urmate de un organism multicelulare. Se caracterizează prin capacitatea de existență, dezvoltare și reproducere independentă. Această proprietate distinge un individ și o celulă de organe și țesuturi.

Populația și speciile

De la pas la pas, sistemele biologice devin mai complexe. La nivelul următor, se află speciile și populațiile. Primul este un set de indivizi, caracterizată prin similitudine ereditară a unui număr de parametri: morfologia, fiziologia, genetica, localizarea geografica. Și cel mai important: organismele care alcătuiesc forma, poate incrucisa liber și de a lăsa urmași fertil.

Grupul de persoane ocupă un anumit teritoriu, care se numește zona de habitat. Destul de des este distrus de diverse obstacole geografice. Ca rezultat, speciile se descompun în mai multe populații relativ izolate. În mod natural, condițiile de separare de restul speciilor contribuie la acumularea unui anumit material genetic. Cu o divergență puternică a caracteristicilor populațiilor, apar specii noi.

ecosisteme

În scara ierarhică din spatele populațiilor și speciilor urmează comunitatea, biogeocenoza și biosfera. Prima este o colecție de populații de diferite specii situate pe același teritoriu. Izolați comunitățile de plante, animale și microbiene. Totalitatea lor într-o singură zonă va fi numită biocenoză. Aceste niveluri ale sistemelor biologice se caracterizează printr-o interconectare strânsă a tuturor indivizilor.

Condițiile în care există organisme le afectează permanent. Întregul agregat similar factori de natură neînsuflețită Acest habitat este denumit de obicei biotopul. Mediul și comunitățile de organisme sunt în interacțiune constantă, există un ciclu de materie și energie. Prin urmare, biotopul și biocenoza sunt combinate într-o biogeocenoză sau ecosistem. Acest nivel este, de asemenea, caracterizat de toate trăsăturile vieții: este în permanență în contact cu mediul, gestionarea în ea are loc pe principiul autoreglementării, procesele sunt supuse anumitor cicluri.

La cel mai înalt nivel al ierarhiei este biosfera Pământului - o cochilie locuită de ființe vii. Activitatea umană exercită o influență enormă asupra acesteia, ceea ce conduce tot mai mult la apariția dezastrelor ecologice.

Ce este sisteme biologice? De fapt, toate lucrurile vii ne înconjoară. Omul diferă de alte elemente din biosferă în capacitatea de a fi conștient și, prin urmare, redirecționează și își schimbă activitățile. În timp ce această abilitate Homo sapiens funcționează împotriva naturii. Cu toate acestea, datorită ei, avem șansa de a repara totul.